Magnetiska geler är den nya generationen av "smarta" kompositmaterial. De består av ett polymermedium och nano- eller mikrodimensionella magnetiska partiklar inbäddade i det. Dessa kompositer används ofta i magnetiskt styrda stötdämpare, stabilisatorer, säkerhetssystem, och mekaniska spänningsförstärkare, såväl som inom bioteknik för regenerering av biologiska vävnader. En anmärkningsvärd egenskap hos magnetiska geler är deras förmåga att ändra sina elastiska egenskaper under påverkan av måttligt starka magnetfält. Dock, beroendet av elastiska egenskaper hos dessa material på det yttre fältet förblir en dåligt studerad fråga. Nyligen, den fysiska karaktären hos dessa beroenden undersöktes av Alexander Zubarev, professor vid Ural Federal University. Han presenterade sina resultat på den internationella konferensen IBEREO 2017 (Valencia, Spanien, 6-8 september).

Magnetiska geler är en relativt ny typ av sammansatt multifunktionellt material. De första studierna om deras syntes går tillbaka till slutet av 1980 -talet till början av 1990 -talet, men studier började på allvar för bara 10 år sedan. Magnetiska geler tillverkas på basis av både syntetiska och biologiska polymerer beroende på applikationen. Storleken på de inbäddade magnetiska partiklarna varierar från mängder nanometer till mängder mikron. En av de mest intressanta egenskaperna hos magnetiska geler är deras förmåga att ändra sina mekaniska egenskaper (elasticitetskoefficienter och viskoelasticitet) flera gånger och till och med storleksordningar under påverkan av måttliga magnetfält, enkelt skapat i laboratorier och i industrin.

Dessa unika egenskaper är baserade på magnetpartiklarnas förmåga att bevara den mest energiskt gynnsamma inbördes positionen i ett magnetfält av en given storlek. När materialet deformeras, detta arrangemang störs, men partiklarna, under påverkan av magnetiska interaktionskrafter, tenderar att återvända till det. Detta genererar ytterligare, ofta väldigt stark, materialets elastiska reaktion på dess deformation. Möjligheten att styra det elastiska svaret hos en magnetisk gel med ett magnetfält är mycket lovande för många industriella och medicinska tekniker.

Det har visats att de magnetoelastiska fenomenen i magnetiska geler till stor del bestäms av det initiala rumsliga arrangemanget av partiklarna i bärarpolymeren. I det nya arbetet av Andrei Zubarev (professor vid institutionen för teoretisk och matematisk fysik, Ural Federal University, Ryssland), deformationerna av ett polymerprov med en initial homogen (som molekyl i gas) rumslig fördelning av magnetiserbara partiklar undersöktes. Resultaten uppnådda av Zubarev och hans kollegor avslöjar särdragen i förändringen i det ömsesidiga arrangemanget av partiklar under påverkan av fältet och den allmänna deformationen av kompositen, påverkan av dessa egenskaper på materialets elasticitetskoefficienter. Teorin förutsäger möjligheten till radikal ökning av kompositens styvhet i ett yttre fält.

I framtiden, forskare kommer att arbeta med material som syntetiseras i ett yttre magnetfält. I detta fall, partiklarna, under påverkan av magnetisk attraktion, bilda olika strukturer (linjära kedjor, täta kolumner, etc.), som kan stärka både materialets elastiska egenskaper och de magnetomekaniska fenomenen i det.